Разработка математических моделей, методов и алгоритмов цифрового управления режимами двигателей металлообрабатывающих станков

• Автор: Чжо Ту
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Анализ развития встроенных систем управления двигателями и требования к микроконтроллерам

1.1 Анализ методов и особенностей регулирования скорости вращения

асинхронного двигателя

1.1.1 Изменение числа пар полюсов

1.1.2 Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

изменением частоты в питающей сети

1.1.3 Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя путем

введения резисторов в цепь ротора

1.1.4 Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя

изменением напряжения на статоре

1.1.5 Частотное управление АД
1.2 Сравнительный анализ двигателей АД, СД и серводвигателей
Выводы по главе
ГЛАВА 2. Анализ цифровых регуляторов электроприводов
2.1 Синтез цифровых систем регулирования электроприводов с
широтно-импульсными преобразователями
2.2 Синтез регуляторов в одноконтурной скоростной системе
постоянного тока
2.3 Синтез регуляторов в двухконтурной скоростной системе
постоянного тока
2.4 Синтез регуляторов в трехконтурной скоростной системе
постоянного тока
Выводы по главе
ГЛАВА 3. Математическое моделирование и разработка алгоритмов
системы управления
3.1 Системы управления трехфазным управляемым выпрямителем с
ККМ на ЮВТ транзисторах

3.2 Система управления коррекцией коэффициента мощности с двумя повышающими конверторами
3.3 Система управления трехфазным АИН, алгоритмы нахождения сектора и для сверхмодуляции (С/>0.866) на основе пространственно-векторной модуляции
3.4 Система управления скоростью вращения вала асинхронного
электродвигателя с использованием скалярного метода
Выводы по главе
ГЛАВА 4. Разработка микропроцессорной системы управления
металлообрабатывающего станка
4.1 Общая характеристика многопроцессорной системы управления
приводами на базе асинхронного двигателя для металлообработаывающего
станка.
4.2 Разработка структурных схем многопроцессорных систем
управления приводами на базе асихронного двигателя
4.3 Разработка структурных и функциональных систем управления приводами на базе двух микроконтроллеров для металлообрабатыващих станков
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В

Введение
Одной из наиболее прогрессивно развивающихся отраслей промышленности является станкостроение. Основными тенденциями развития станкостроения в области высокотехнологичного и высокоточного производства являются: повышение гибкости и универсальности металлообрабатывающего оборудования, концентрация в одном виде оборудования все большего числа разнородных технологических операций и существенное увеличение скоростей быстрых перемещений и рабочих подач, а также повышение скорости резания; совмещение в рамках одного станка силовой и финишной обработок, а также повышение энергоэффективности станков.
Таким образом, задачи развития современного металлообрабатывающего оборудования предъявляют повышенные требования как ко всей системе управления электрооборудованием станка в целом, так и к электроприводу как его основной составляющей.
Результатом повышения требований к электроприводам станков являются: высокая максимальная скорость; значительная перегрузочная способность; широкий диапазон регулирования скорости при сохранении рабочих моментов; высокая точность и равномерность движения на всех скоростях вплоть до самых малых; минимальное время отработки задающего воздействия при апериодическом характере переходных процессов разгона и торможения; линейность, стабильность и повторяемость характеристик; высокое быстродействие при изменении нагрузки или при реверсе под нагрузкой на малой скорости; минимальные габаритные размеры электродвигателя при большом вращающем моменте или мощности; высокая надежность и ремонтопригодность а также обеспечение высокого коэффициента полезного действия (КПД) и коррекции коэффициента мощности (ККМ).

• Выходные токи преобразователей переменного и постоянного тока; шум двигателя; нагрузка на изоляцию обмоток, электромагнитная совместимость (ЭМС):
ппт ЧРП
Рис.1.6. Форма волны выходного инвертора ППТ и ЧРП
По сравнению цен ППТ с ЧРП с учетом указанных выше преимуществ и недостотатков различных решений, можно руководствовться следующей оценкой: 1-квадрантные приводы < 40...80 кВт —> ЧРП менее дорогие
4-квадрантные приводы < 40...60 кВт
(Преобразователь частоты + тормозной (модуль) резистор); —» ППТ менее дорогие Рекуперативные 4-квадраптные приводы >15 кУ —> ППТ менее дорогие [21,22].
Такми образом, двигатели постоянного тока обладают высокими регулировочными характеристиками и большими реализуемыми вращающими моментами на валу. В качестве минусов данного двигателя можно указать сложность конструкции электрической машины и ее низкую надежность в связи с наличием коллекторного узла. Также конструктивной особенностью данной машины является невозможность поддержания вращающего момента на нулевой скорости. Неуклонно снижается доля приводов с двигателями постоянного тока и увеличивается количество приводов с двигателями переменного тока. Это связано с